變頻器在大型電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：發(fā)電廠空冷是發(fā)電廠在一般運(yùn)行中利用翅片管式的空冷散熱器，直接或間接的用環(huán)境空氣對汽輪機(jī)的排汽冷卻的過程，而這種采用空冷技術(shù)的冷卻系統(tǒng)就是發(fā)電廠空冷系統(tǒng)。由于變頻電機(jī)具有節(jié)能的有點(diǎn)，因此變頻器在電廠空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展也得到越來越多的重視。在我國大型電廠中，空冷技術(shù)是一種以節(jié)水形式存在的發(fā)電技術(shù)，變頻器在其中的應(yīng)用也就有多重的技術(shù)要點(diǎn)需要掌握。本文根據(jù)我國大型發(fā)電廠空冷系統(tǒng)的整體發(fā)展，探討變頻器在其中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：大型發(fā)電廠；空冷系統(tǒng)；變頻器；應(yīng)用

中圖分類號：TB494 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一般來說，大型電廠的空冷系統(tǒng)是一種干冷系統(tǒng)，分為直接空冷系統(tǒng)，混合凝氣式間接空冷系統(tǒng)，以及表面凝氣式間接空冷系統(tǒng)三種方式。而在我國現(xiàn)階段的發(fā)展中，直接空冷系統(tǒng)的技術(shù)較為成熟，在運(yùn)行中的節(jié)水效能顯著，適應(yīng)我國西部大開發(fā)等電力行業(yè)的發(fā)展。大型電廠中的直接空冷系統(tǒng)通常情況下是由機(jī)械通風(fēng)的方式進(jìn)行換熱，汽輪機(jī)的排汽直接利用空氣來冷凝，并與蒸汽進(jìn)行熱交換而形成的一種電力應(yīng)用系統(tǒng)。變頻器的控制與應(yīng)用在直接空冷系統(tǒng)中也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，維持直接空冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高發(fā)電廠發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。

1直接空冷系統(tǒng)變頻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的組成

在一般的電廠中直接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行是靠一組強(qiáng)大的軸流冷卻風(fēng)機(jī)群組成的。其中，有由若干臺空冷凝汽器構(gòu)成的系統(tǒng)，并于每一個(gè)空冷凝汽器上配置一臺軸流風(fēng)機(jī)。通常一臺國產(chǎn)600MW的空冷系統(tǒng)需要配置56臺空冷凝汽器，對應(yīng)配置56臺軸流冷卻機(jī)，每兩個(gè)為一單元配置一組可逆風(fēng)機(jī)，共16臺，形成浩大的直接空冷系統(tǒng)的組成部分，并在大型電廠直接空冷系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。

對于空冷系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)電機(jī)而言，其均屬于變頻控制。每一個(gè)電廠也都設(shè)有空冷系統(tǒng)的變頻控制柜，這種變頻控制柜較為龐大，操作也十分復(fù)雜，因此一般放在獨(dú)立的房間內(nèi)形成空冷變頻間，利于日常操作。空冷系統(tǒng)中的變頻控制柜利用通訊設(shè)備通過硬接線與控制裝置或者空冷系統(tǒng)的控制裝置相連，在外界條件不斷的變化下，主控制裝置會根據(jù)產(chǎn)生的不同蒸汽的負(fù)荷，以及環(huán)境溫度來控制風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動、關(guān)閉以及運(yùn)轉(zhuǎn)速度，促進(jìn)汽輪機(jī)的排汽壓力一直處在恒定的狀態(tài)下。

在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中，變頻控制的應(yīng)用可以在風(fēng)機(jī)電機(jī)的發(fā)揮作用的過程中產(chǎn)生較好的節(jié)能效果，同時(shí)還可以通過變頻調(diào)控控制在電動機(jī)處于較低的頻率和電壓下，逐漸提高供電源的頻率和電壓，減少沖擊，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的“軟啟動”，讓其正在良好的狀態(tài)下運(yùn)行，發(fā)揮作用。

另外，通過變頻控制，可以對風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行起到一定的調(diào)節(jié)作用，一般是在30%-110%之間，進(jìn)一步滿足了不同氣象條件變化下的機(jī)組運(yùn)行工況的要求，保證機(jī)組正常運(yùn)行。正常情況下，風(fēng)機(jī)在需要的低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，在工作中產(chǎn)生的噪音以及機(jī)件之間的磨損要比額定的轉(zhuǎn)速低很多，這樣就大大降低了機(jī)件的維修，減少了維修產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用，并在延長空冷器使用壽命的同時(shí)對于周邊環(huán)境起到保護(hù)的作用。

2風(fēng)機(jī)變頻控制裝置的設(shè)計(jì)選型要求

2.1 大型電廠直接空冷系統(tǒng)中，變頻器在設(shè)計(jì)之前必須要考慮到風(fēng)機(jī)與電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)要求，這種正反向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換端子進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)兩組機(jī)器在正向與反向的平衡啟動；一般變頻器轉(zhuǎn)速在0%-110%的頻率范圍之內(nèi)，才能同時(shí)滿足風(fēng)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、齒輪箱、電纜等設(shè)備的運(yùn)行條件和功率損耗；另外在變頻器選擇型號時(shí)也要考慮到風(fēng)機(jī)的二次力矩曲線，滿足其運(yùn)行要求。

2.2 一般來說，系統(tǒng)中為了電機(jī)的熱保護(hù)裝有兩個(gè)溫度系數(shù)熱敏電阻，保證在變頻器在高溫時(shí)準(zhǔn)確的切斷電機(jī)的運(yùn)行。變頻器與風(fēng)機(jī)驅(qū)動電機(jī)之間所應(yīng)用的電纜類型與長度的把握也是不容忽視的，以便變頻裝置的運(yùn)用可以在不同情況下滿足風(fēng)機(jī)驅(qū)動軸上的總機(jī)械扭矩及功率值。日常中為了能夠使風(fēng)機(jī)在兩個(gè)方向上飛速重啟，其設(shè)計(jì)采用了直流制動的方式，促進(jìn)運(yùn)行。同時(shí)還運(yùn)用了磁通控制技術(shù)，控制磁通電流與輸出頻率，減少沖擊力反向重啟，控制正向運(yùn)行風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)安全。

2.3 另外，對于變頻器而言，一般是安置在獨(dú)立的控制柜內(nèi)，柜內(nèi)的主要組件包括主回路和控制回路與控制裝置連接的很多用戶用于接線的端子，還有促進(jìn)變頻器正常工作的保險(xiǎn)絲、電流接觸器、變壓器、輸入輸出濾波器以及其他所需要的不同功能的設(shè)備和組件。變頻器控制柜的機(jī)柜門為了提高射頻干擾的能力，必須采用一定的措施進(jìn)行外殼防護(hù)等級的提升。對于安裝接線而言，電纜由柜底或柜頂進(jìn)入控制柜內(nèi)為最佳方式，其次可選擇柜內(nèi)利于安裝接線的地方。

2.4 對于就地控制柜的設(shè)計(jì)，要考慮到功率損失引起的冷卻和散熱，還要保證氣流不被內(nèi)置裝置所阻隔，促進(jìn)其軸流風(fēng)機(jī)的良好效能。同時(shí)在控制室變頻器操作上可以利用LED以及LCD屏同時(shí)顯示操控內(nèi)容，保證其達(dá)到準(zhǔn)確運(yùn)行的效果。

3 空冷風(fēng)機(jī)控制邏輯及配置

對于我國大型電廠空冷系統(tǒng)的變頻器控制，空冷凝汽器系統(tǒng)的自動控制也是十分重要的一部分，它是以優(yōu)化的熱力計(jì)算結(jié)果為基本，以發(fā)電機(jī)組熱力計(jì)算的研究為結(jié)果，綜合工藝管道的布置結(jié)構(gòu)，對風(fēng)機(jī)的控制進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)速級配置，然后進(jìn)一步的調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使其保證在一個(gè)恒定壓力值范圍內(nèi)。

因此，當(dāng)風(fēng)機(jī)由變頻器控制時(shí)，最低轉(zhuǎn)速的設(shè)定值是可以保護(hù)風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行，操作員通過變頻器的控制，根據(jù)實(shí)際汽輪機(jī)排氣壓力與設(shè)定值存在的偏差對其進(jìn)行有效的調(diào)整，保障了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行功能。另外，變頻器控制中還存在一種防凍保護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)空冷系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)環(huán)境溫度風(fēng)機(jī)排的凝結(jié)水溫度不達(dá)標(biāo)時(shí)，順流風(fēng)機(jī)將被停機(jī)，就會自動啟動操作臺上的“防凍保護(hù)啟動”系統(tǒng)對其進(jìn)行保護(hù)，保證風(fēng)機(jī)正常的正反向轉(zhuǎn)速。

當(dāng)然，還要注意逆流凝氣管束的回暖現(xiàn)象發(fā)生，且這種回暖功能與“防凍保護(hù)”功能與是不能同時(shí)使用的。在正常運(yùn)行期間并且當(dāng)環(huán)境溫度低于某一結(jié)霜點(diǎn)時(shí)，在逆流凝汽管束的上部會發(fā)現(xiàn)結(jié)霜，持續(xù)一段時(shí)間，就會堵塞逆流凝汽管束的下端，妨礙不凝氣體的排出。這時(shí)，回暖就作為一種保護(hù)措施，融化可能已經(jīng)形成的冰凍，阻止了這一現(xiàn)場的發(fā)生，以促進(jìn)大型電廠發(fā)電功能長期穩(wěn)定的運(yùn)行。

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